基于FPGA的大电流脉冲电流发生器的研究与设计
发布时间：2021-03-01 13:55
随着电子技术的迅猛发展,脉冲发生器作为专业测试测量的常用信号源,在雷达、军工、通信、医疗以及工业控制等各行各业被广泛使用。由于不同行业对脉冲信号源有着各式各样的需求,如输出形式（电压或电流）、产生的幅值大小、脉冲参数可调范围、可持续时间以及负载范围等等,因此市面上已有的脉冲发生器产品往往无法满足某些有着特定需求的应用,针对其不同需求则需要以其专用要求的指标进行特定开发定制。本文设计的电流脉冲发生器基于某军工单位的特定需求,解决了电流脉冲幅值较低、宽度可调范围有限以及负载固定的问题。主要设计思想是基于可编程逻辑门阵列（FPGA）作为主控芯片产生控制信号,控制信号经滤波放大等模拟电路运算并采用多路电流脉冲叠加后,通过控制选通开关的闭合时间叠加得到所需输出,该脉冲输出具有电流幅值较大和持续时间较长的特点。对控制信号的电路运算使电流脉冲产生的上升与下降时间大大减少,而多路叠加的方法则解决了电流幅值较高导致功率较大的问题,使幅值可调且调节范围较大（10.00A24.99A）。经过上述电路产生的实际电流脉冲信号则通过高精度取样电阻转换为电压脉冲信号后,采用基于过采样原理的一阶...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
脉冲电流发生器工作等效电路
图 2-2 脉冲电流的产生原理框图（单路恒流源电路）及宽度控制信号均采用 PWM 波形式，控制模块根据所需幅比，以得到幅值相等而宽度不相等的 PWM 波，即占空比可以 FPGA 内部时钟为参考时钟，采用计数器计数调节占空。其中，宽度控制信号直接由宽度决定占空比，宽度越大，信号则分为整数控制信号以及小数控制信号两部分，整数电路产生固定幅值脉冲，占空比直接作用于开关器件；而进行积分运算，幅值越大，占空比越小，一定占空比的 PW由电容放电后，趋近一个稳定值，最终得到小数幅值的脉WM 波产生及控制过程如下图 2-3 所示。
图 2-2 脉冲电流的产生原理框图（单路恒流源电路）值以及宽度控制信号均采用 PWM 波形式，控制模块根据所需幅值和占空比，以得到幅值相等而宽度不相等的 PWM 波，即占空比可变的课题以 FPGA 内部时钟为参考时钟，采用计数器计数调节占空比，M 波。其中，宽度控制信号直接由宽度决定占空比，宽度越大，占空控制信号则分为整数控制信号以及小数控制信号两部分，整数部分流源电路产生固定幅值脉冲，占空比直接作用于开关器件；而小数M 波进行积分运算，幅值越大，占空比越小，一定占空比的 PWM 波，并由电容放电后，趋近一个稳定值，最终得到小数幅值的脉冲电度 PWM 波产生及控制过程如下图 2-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]脉冲电源储能电容反向充电电压释放方法[J]. 刘建宝,邵英,秦昕昕. 电机与控制学报. 2017(08)
[2]电流对灼热桥丝式电雷管点火头发火时间的影响[J]. 高文乐,周奥博,朱常胜,杨磊,罗衍涛. 爆破器材. 2017(01)
[3]基于Verilog HDL的PWM脉冲发生器设计[J]. 韩文强,宋洪亮,桑运晓,于会泳. 现代制造技术与装备. 2016(06)
[4]陡脉冲发生器电路中杂散参数的分析和补偿[J]. 吕东澔,张建勋,代煜. 工程科学学报. 2016(05)
[5]双指数脉冲电流发生器的电路仿真计算[J]. 吴撼宇,张信军,罗维熙,张少国. 强激光与粒子束. 2016(04)
[6]用于微机械陀螺表头信号采集的∑-Δ ADC设计与实现[J]. 龙耀华,张嵘,周斌,李享. 压电与声光. 2015(06)
[7]1kA脉冲电流发生器测控电路设计[J]. 李红梅,籍秀斌,王一豪,崔建旭. 电气技术. 2015(09)
[8]脉冲电流测量方法分析与比较[J]. 张建永,胡耀元,贾云涛,岳伟,张胜强. 计测技术. 2015(03)
[9]激光测距中数字鉴相器的设计[J]. 赵中民,习友宝. 激光与红外. 2015(02)
[10]一种基于FPGA的PWM脉冲发生器设计[J]. 俞晨光,席自强,李开成,周世平. 湖北工业大学学报. 2014(02)
硕士论文
[1]基于FPGA数字化高频脉冲电流电解电源的研制[D]. 石必利.广东工业大学 2015
[2]一种16位Sigma-Delta ADC中抽取滤波器的研究与设计[D]. 程成.北京交通大学 2014
[3]Sigma-Delta ADC数字抽取滤波器的设计与优化[D]. 尚文明.电子科技大学 2013
[4]20A大功率恒流驱动器的设计与实现[D]. 赵玲.吉林大学 2012
[5]脉冲发生器波形产生模块的设计与实现[D]. 张孝飞.长春工业大学 2012
[6]基于FPGA的PWM控制器设计及应用[D]. 任小青.西安科技大学 2011
本文编号：3057578
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
脉冲电流发生器工作等效电路
图 2-2 脉冲电流的产生原理框图（单路恒流源电路）及宽度控制信号均采用 PWM 波形式，控制模块根据所需幅比，以得到幅值相等而宽度不相等的 PWM 波，即占空比可以 FPGA 内部时钟为参考时钟，采用计数器计数调节占空。其中，宽度控制信号直接由宽度决定占空比，宽度越大，信号则分为整数控制信号以及小数控制信号两部分，整数电路产生固定幅值脉冲，占空比直接作用于开关器件；而进行积分运算，幅值越大，占空比越小，一定占空比的 PW由电容放电后，趋近一个稳定值，最终得到小数幅值的脉WM 波产生及控制过程如下图 2-3 所示。
图 2-2 脉冲电流的产生原理框图（单路恒流源电路）值以及宽度控制信号均采用 PWM 波形式，控制模块根据所需幅值和占空比，以得到幅值相等而宽度不相等的 PWM 波，即占空比可变的课题以 FPGA 内部时钟为参考时钟，采用计数器计数调节占空比，M 波。其中，宽度控制信号直接由宽度决定占空比，宽度越大，占空控制信号则分为整数控制信号以及小数控制信号两部分，整数部分流源电路产生固定幅值脉冲，占空比直接作用于开关器件；而小数M 波进行积分运算，幅值越大，占空比越小，一定占空比的 PWM 波，并由电容放电后，趋近一个稳定值，最终得到小数幅值的脉冲电度 PWM 波产生及控制过程如下图 2-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]脉冲电源储能电容反向充电电压释放方法[J]. 刘建宝,邵英,秦昕昕. 电机与控制学报. 2017(08)
[2]电流对灼热桥丝式电雷管点火头发火时间的影响[J]. 高文乐,周奥博,朱常胜,杨磊,罗衍涛. 爆破器材. 2017(01)
[3]基于Verilog HDL的PWM脉冲发生器设计[J]. 韩文强,宋洪亮,桑运晓,于会泳. 现代制造技术与装备. 2016(06)
[4]陡脉冲发生器电路中杂散参数的分析和补偿[J]. 吕东澔,张建勋,代煜. 工程科学学报. 2016(05)
[5]双指数脉冲电流发生器的电路仿真计算[J]. 吴撼宇,张信军,罗维熙,张少国. 强激光与粒子束. 2016(04)
[6]用于微机械陀螺表头信号采集的∑-Δ ADC设计与实现[J]. 龙耀华,张嵘,周斌,李享. 压电与声光. 2015(06)
[7]1kA脉冲电流发生器测控电路设计[J]. 李红梅,籍秀斌,王一豪,崔建旭. 电气技术. 2015(09)
[8]脉冲电流测量方法分析与比较[J]. 张建永,胡耀元,贾云涛,岳伟,张胜强. 计测技术. 2015(03)
[9]激光测距中数字鉴相器的设计[J]. 赵中民,习友宝. 激光与红外. 2015(02)
[10]一种基于FPGA的PWM脉冲发生器设计[J]. 俞晨光,席自强,李开成,周世平. 湖北工业大学学报. 2014(02)
硕士论文
[1]基于FPGA数字化高频脉冲电流电解电源的研制[D]. 石必利.广东工业大学 2015
[2]一种16位Sigma-Delta ADC中抽取滤波器的研究与设计[D]. 程成.北京交通大学 2014
[3]Sigma-Delta ADC数字抽取滤波器的设计与优化[D]. 尚文明.电子科技大学 2013
[4]20A大功率恒流驱动器的设计与实现[D]. 赵玲.吉林大学 2012
[5]脉冲发生器波形产生模块的设计与实现[D]. 张孝飞.长春工业大学 2012
[6]基于FPGA的PWM控制器设计及应用[D]. 任小青.西安科技大学 2011
本文编号：3057578
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3057578.html
